[发明专利]一种考虑集料特征的三维随机数字试件生成方法

权利要求书

1.一种考虑集料特征的三维随机数字试件生成方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)通过数字图像处理或人工测量的方法，获取集料特征及统计参数；

(2)建立与指定粒径球体相内接的单个集料基本模型；

(3)通过编写函数设置随机平面，对基本模型进行平面切割，以获得更加复杂的集料空间结构；

(4)采用Gen均匀算法投放级配颗粒，并利用不规则集料进行替换；

(5)通过步骤(4)将不规则集料依次投放，并进行多次循环使粗集料堆积体达到指定高度；

(6)生成相互接触但不重叠的规则排列颗粒，重构三维随机数字试件。

2.如权利要求1所述的考虑集料特征的三维随机数字试件生成方法，其特征在于：步骤(1)中所述集料特征为特征投影面的多边形边数和集料的长短轴率，所述统计参数为对统计结果进行正态曲线回归得到的特征参数。

3.如权利要求1所述的考虑集料特征的三维随机数字试件生成方法，其特征在于：步骤(2)中所述单个集料基本模型为以正方形为底面的长方体，其正方形边长可通过集料最大粒径和填充单元半径关系利用均匀分布随机确定，而模型的高则采用高轴比的正态分布函数来决定。

4.如权利要求1所述的考虑集料特征的三维随机数字试件生成方法，其特征在于：步骤(3)中所述切割包括一次切割以得到五边形投影面，或包括多次重复切割以得到六边形、七边形或八边形的集料投影平面，切割时控制每次随机数θ的取值范围相差至少0.1，以保证每次切割的有效性。

5.如权利要求1所述的考虑集料特征的三维随机数字试件生成方法，其特征在于：步骤(4)中所述替换为导出各球体的坐标后通过编制程序用由步骤(2)和步骤(3)得到的不规则集料替代已生成的球体，其中集料位置由其基本单元的内接球球心来确定，可旋转一定角度。

6.如权利要求1所述的考虑集料特征的三维随机数字试件生成方法，其特征在于：步骤(5)中所述集料堆积体的预设投放空间应为预设试件高度的2.0～3.0倍，控制上部墙体对试件进行压缩，直至达到预设试件高度，并通过接触小于0.01kN的平均接触力来判断试件平衡。

7.如权利要求1所述的考虑集料特征的三维随机数字试件生成方法，其特征在于：步骤(6)中所述重构方法为判断生成颗粒单元与原集料颗粒集合是否重叠，若重叠则定义为集料单元，反之为砂浆单元，最后随机删除一定数量的颗粒以实现预设的空隙率。